Омоложение мозга стволовыми клетками

Чем старше мы становимся, тем труднее нашему мозгу обучаться и запоминать новое. Исследовательская группа, возглавляемая профессором Федерико Калегари из Дрезденского технического университета, использовала метод, разработанный в его лаборатории, для стимуляции небольшого пула нервных стволовых клеток, которые находятся в головном мозге, чтобы увеличить их количество и, как следствие,  также увеличить количество нейронов, генерируемых этими стволовыми клетками.

Удивительно, но оказалось, что дополнительные нейроны могут выживать и образовывать новые связи с соседними клетками в мозге старых мышей. Затем ученые изучили ключевую когнитивную способность, которая теряется и у мышей и у людей при старении, навигацию.

Навигация

Хорошо известно, что люди учатся ориентироваться в новой среде по-разному, в зависимости от их возраста. В молодости мозг может построить и запомнить когнитивную карту окружающей среды, но эта способность исчезает в стареющем мозге. В качестве альтернативного решения, стареющий мозг без когнитивной карты окружающей среды должен изучать фиксированные серии поворотов, которые необходимы для достижения определенного пункта назначения. Хотя эти две стратегии могут внешне казаться схожими, только когнитивная карта позволяет людям эффективно ориентироваться при старте с нового места или при необходимости достижения нового места назначения.

Стимуляция нейронов

Группа профессора Калегари утверждает, что достаточно увеличить количество нейронов, чтобы противодействовать снижению производительности мозга при навигации и замедлить процесс старения. В исследовании, проведённом на мышах, старые мыши с большим количеством стволовых клеток и нейронов восстановили утраченную способность строить карту окружающей среды и запоминали ее на более долгий срок, делая их похожими на молодых мышей. Более выдающиеся результаты возникли после стимуляции нервных стволовых клеток в головном мозге молодых мышей: возраст когнитивных нарушений замедлился, и память лучше сохранялась в течение всего хода естественной жизни животного.

Гиппокамп

У молодых людей область мозга, называемая гиппокампом, играет решающую роль для запоминания мест и событий, а также отвечает за создание новых карт. Тем не менее, пожилые люди используют другие структуры, которые больше связаны с развитием привычек. «Было очень интересно наблюдать, как добавление большего количества нейронов в гиппокамп старых мышей позволяет им использовать стратегии, типичные для молодых животных. Речь шла не только о том, насколько быстро они учились, но, скорее, о том, насколько отличался сам процесс обучения», – объясняет автор исследования Габриэль Бердуго-Вега.

«Кроме того, у людей есть определённое количество стволовых клеток в мозге, и известно, что это количество стволовых клеток значительно сокращается в течение жизни. Выявление причин, лежащих в основе когнитивного дефицита при старении, имеет решающее значение для нашего быстро стареющего общества. Наша работа демонстрирует, что возрастные нарушения могут быть исправлены путем уменьшения эндогенного нейрогенного потенциала мозга, таким образом, омолаживая его функцию. Я, как человек со своими стволовыми клетками, и как старший автор этого исследования, чувствовал, что у меня есть личный интерес в этой теме», – говорит профессор Федерико Калегари.

Исследовательская группа

Исследовательская группа профессора Федерико Калегари фокусируется на нервных стволовых клетках млекопитающих в контексте развития, эволюции и когнитивной функции в Дрезденском техническом университете (CRTD). Институт является академическим домом для ученых из более чем 30 стран. Их миссия состоит в том, чтобы открыть принципы регенерации клеток и тканей и использовать их для распознавания, лечения и устранения болезней. CRTD объединяет знания в области стволовых клеток, биологии развития, редактирования генов и регенерации в направлении инновационных методов лечения нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона, гематологические заболевания, такие как лейкемия; метаболические заболевания, такие как диабет, заболевания сетчатки и костей.

Источник:

Technische Universität Dresden. Gabriel Berdugo-Vega, Gonzalo Arias-Gil, Adrian López-Fernández, Benedetta Artegiani, Joanna M. Wasielewska, Chi-Chieh Lee, Michael T. Lippert, Gerd Kempermann, Kentaroh Takagaki, Federico Calegari. Increasing neurogenesis refines hippocampal activity rejuvenating navigational learning strategies and contextual memory throughout life. Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-14026-z